computer networks lab lecture 01
TRANSCRIPT
ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ Ι ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ ΔΙΚΤΥΑ Η/Υ
Τ.Ε.Ι. ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ
ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ
Μάθημα:
ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ - ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ
Γ. Τζήμας, Επίκ. Καθηγητής, Δρ. Κ. Παξιμάδης
3/4/2014
Στόχος του Μαθήματος
Να αποκτηθεί μία εξοικείωση
με βασικές έννοιες των
Δικτύων Η/Υ.
Να παρουσιαστεί η
χρησιμότητά τους.
Να παρουσιαστούν
βασικές εφαρμογές τους.
Να παρουσιαστεί η
συσχέτησή τους με την αγορά
εργασίας.
2
3/4/2014
Τι είναι ένα Δίκτυο Η/Υ;
Είναι ένα σύνολο αυτόνομων υπολογιστών που είναι διασυνδεδεμένοι με μία κοινή τεχνολογία
Δύο υπολογιστές είναι διασυνδεδεμένοι αν είναι σε θέση να ανταλλάσουν πληροφορία.
Η σύνδεση μπορεί να γίνεται με: χάλκινο σύρμα, οπτικές ίνες, μικροκύματα, υπέρυθρες ακτίνες ή και τηλεπικοινωνιακούς δορυφόρους.
Το Internet και ο Παγκόσμιος Ιστός δεν είναι δίκτυα Η/Υ.
Υπάρχει διαφορά ανάμεσα σε ένα κατανεμημένο σύστημα και σε ένα δίκτυο Η/Υ
Το κατανεμημένο σύστημα είναι ένα σύστημα λογισμικού χτισμένο πάνω σε ένα δίκτυο.
3
3/4/2014
Χρήσεις των Δικτύων Η/Υ
Επιχειρηματικές Εφαρμογές (Business
Applications)
Οικιακές Εφαρμογές (Home Applications)
Μετακινούμενοι Χρήστες
(Mobile Users)
Κοινωνικά ζητήματα
4
3/4/2014
Επιχειρηματικές Εφαρμογές των Δικτύων Η/Υ (1/3)
Διαμοίραση πόρων & πληροφορίας (resource &
information sharing)
“Stop of geography tyranny”
Μοντέλο πελάτη-διακομιστή (client-server)
5
3/4/2014
Επιχειρηματικές Εφαρμογές των Δικτύων Η/Υ (2/3)
Μοντέλο πελάτη-διακομιστή (client-server)
6
3/4/2014
Επιχειρηματικές Εφαρμογές των Δικτύων Η/Υ (3/3)
Το δίκτυο υπολογιστών παρέχει ένα ισχυρό μέσο
επικοινωνίας
Ηλεκτρονικό Ταχυδρομείο
Τηλεσυνεργασία
Videoconferencing
ΙΜ
Ηλεκτρονικές συναλλαγές ανάμεσα σε εταιρίες
Ηλεκτρονικές συναλλαγές μέσω Internet (Ηλεκτρονικό
Εμπόριο)
7
3/4/2014
Οικιακές Εφαρμογές των Δικτύων Η/Υ (1/3)
1977 – Ken Olsen (Πρόεδρος DEC): “Δεν υπάρχει κανένας λόγος για τον οποίο θα έπρεπε κανείς να έχει έναν υπολογιστή σπίτι του”.
Οι περισσότεροι χρήστες αγοράζουν υπολογιστές ώστε να έχουν πρόσβαση στο Internet και θέλουν:
Πρόσβαση σε απομακρυσμένες πληροφορίες
Διαπροσωπική επικοινωνία (e-mail, IM, chat rooms, video calls, Internet telephony, radio, τηλεκπαίδευση)
Αλληλεπιδραστική διασκέδαση (VoD, Interactive Movies, Gaming / Second Life, Τζόγος)
Ηλεκτρονικό εμπόριο
Έξυπνο Σπίτι
8
3/4/2014
Οικιακές Εφαρμογές των Δικτύων Η/Υ (2/3)
Ομότιμη Επικοινωνία / Peer-to-Peer (Napster, 50M users)
Το Skype σήμερα βασίζεται σε αυτό το μοντέλο (πρόκειται για hydrid)
9
3/4/2014
Οικιακές Εφαρμογές των Δικτύων Η/Υ (3/3)
Ηλεκτρονικό Εμπόριο
10
3/4/2014
Μετακινούμενοι Χρήστες / Mobile Users
Φορητό Γραφείο
Στόλοι Οχημάτων
WAP (Wireless Application
Protocol)
Mobile Commerce
11
3/4/2014
Κοινωνικά Ζητήματα
To Internet είναι το τελευταίο ελεύθερο
αγαθό σε παγκόσμια κλίμακα….
Πολιτική
Θρησκεία
Σεξ
Εργοδότης υπάλληλος
Πολιτεία – Πολίτης
(Carnivore-DCS1000)
Cookies
Spam
Πιστωτικές
12
3/4/2014
Ταξινόμηση Δικτύων Η/Υ (1/2)
Η ταξινόμηση των δικτύων μπορεί να γίνει με βάση την τεχνολογία μετάδοσης και την κλίμακα
Τεχνολογίες μετάδοσης Συνδέσεις εκπομπής
Συνδέσεις από σημείο σε σημείο
Δίκτυα εκπομπής Έχουν ένα κοινόχρηστο κανάλι επικοινωνίας
Τα πακέτα (packets) λαμβάνονται από όλες τις μηχανές
Ένα πεδίο διεύθυνσης προσδιορίζει τον παραλήπτη
Εκπομπή ή Ευρεία Μετάδοση (Broadcasting): όταν το πακέτο απευθύνεται σε όλους τους παραλήπτες.
Πολυδιανομή (Multicasting): Μετάδοση σε ένα υποσύνολο μηχανών.
13
3/4/2014
Ταξινόμηση Δικτύων Η/Υ (2/2)
Δίκτυα από σημείο σε σημείο (point-to-point) Αποτελούνται από πολλές συνδέσεις ανάμεσα σε ζεύγη μηχανών.
Το πακέτο μπορεί να περάσει από ενδιάμεσες μηχανές για να φτάσει στον προορισμό.
Αποκλειστική Διανομή (Unicasting): Μετάδοση από σημείο σε σημείο με έναν αποστολέα και ένα παραλήπτη
Απόσταση ανάμεσα
στους επεξεργαστές
Επεξεργαστές που
βρίσκονται στο ίδιο
Παράδειγμα
1 μέτρο Τετραγωνικό μέτρο Δίκτυο προσωπικής περιοχής
10 μέτρα Δωμάτιο
Τοπικό Δίκτυο 100 μέτρα Κτίριο
1 χιλιόμετρο Πανεπιστημιούπολη
10 χιλιόμετρα Πόλη Μητροπολιτικό Δίκτυο
100 χιλιόμετρα Χώρα
Δίκτυο Ευρείας Περιοχής 1.000 χιλιόμετρα Ήπειρο
10.000 χιλιόμετρα Πλανήτη Το Internet 14
3/4/2014
Τοπικά Δίκτυα (Local Area Networks – LANs)
Είναι ιδιωτικά δίκτυα τα οποία βρίσκονται μέσα σε ένα μόνο κτίριο ή κτιριακό συγκρότημα ή σε μια έκταση με μέγεθος μέχρι λίγα χιλιόμετρα.
Στόχος: Κοινοχρηστία Πόρων & Ανταλλαγή Πληροφοριών
Διακρίνονται με βάση το μέγεθός τους, την τεχνολογία μετάδοσής τους και την τοπολογία τους
Απλή διαχείριση & γνωστός χρόνος μετάδοσης
Ταχύτητα έως 10 Gbps
15
3/4/2014
Μητροπολιτικά Δίκτυα (Metropolitan Area Networks – MANs)
Καλύπτει μία πόλη (π.χ. καλωδιακή τηλεόραση)
16
3/4/2014
Δίκτυα Ευρείας Περιοχής (Wide Area Networks – WANs) 1/2
Εκτείνεται σε μία μεγάλη γεωγραφική περιοχή (χώρα
ή ήπειρος)
Υπολογιστές Υπηρεσίας (hosts)
Υποδίκτυο Επικοινωνίας (Communication Subnet)
Γραμμές Μετάδοσης (Communication Lines)
Στοιχεία Μεταγωγής (Switching Elements)
17
3/4/2014
Δίκτυα Ευρείας Περιοχής (Wide Area Networks – WANs) 2/2
Υποδίκτυα αποθήκευσης & Προώθησης (store-and-forward) ή μεταγωγής πακέτων (packet-switched)
Δρομολόγηση
18
3/4/2014
Ασύρματα Δίκτυα
Κατηγορίες
Διασύνδεση Συστήματος (Bluetooth)
Συνήθως ακολουθούν το μοντέλο master-slave
Ασύρματα LAN (IEEE 802.11)
Ασύρματα WAN (κινητή τηλεφωνία)
19
3/4/2014
Ασύρματα WAN
Bob Metcalfe (Εφευρέτης του Ethernet): “Οι κινητοί ασύρματοι υπολογιστές είναι σαν τις φορητές τουαλέτες χωρίς αποχέτευση.”
20
3/4/2014
Οικιακά Δίκτυα
Πολλές συσκευές έχουν τη δυνατότητα δικτύωσης
Υπολογιστές (desktop PC, PDA, shared peripherals)
Διασκέδαση (TV, DVD, VCR, camera, stereo, MP3, XBOX)
Τηλεπικοινωνίες (telephone, cell phone, intercom, fax)
Οικιακές συσκευές (microwave, fridge, clock, furnace, airco)
Τηλεμετρία (utility meter, burglar alarm, babycam).
Προβλήματα: Ευκολία εγκατάστασης, Software upgrades, ασφάλεια και αξιοπιστία , κόστος, ταχύτητες, επιλογή τεχνολογίας για μεγάλο διάστημα
21
3/4/2014
Διαδίκτυα
Ένα σύνολο διασυνδεδεμένων δικτύων
ονομάζεται διαδίκτυο (internetwork ή internet).
Το Internet είναι ένα συγκεκριμένο διαδίκτυο.
Ένα σύνολο από LAN διασυνδεδεμένα σε ένα
WAN είναι μία μορφή διαδικτύου.
22
3/4/2014
Λογισμικό Δικτύων – Ιεράρχηση Πρωτοκόλλων
Για να μειωθεί η σχεδιαστική τους πολυπλοκότητα, τα δίκτυα οργανώνονται σε μια στοίβα επιπέδων (layers ή levels).
Τα επίπεδα αυτά χτίζονται το ένα πάνω στο άλλο.
Στόχος κάθε επιπέδου είναι να προσφέρει υπηρεσίες στα ανώτερα επίπεδα.
Το επίπεδο n σε μία μηχανή πραγματοποιεί μία συνομιλία με το επίπεδο n σε κάποια άλλη μηχανή. Οι κανόνες και οι συμβάσεις που χρησιμοποιούνται σε αυτή τη συνομιλία ονομάζονται συνολικά “πρωτόκολλο του επιπέδου n”.
Δηλ. το πρωτόκολλο είναι μία συμφωνία ανάμεσα στα επικοινωνούντα μέρη για το πώς πρέπει να διεξάγεται η επικοινωνία.
23
3/4/2014
Ιεράρχηση Πρωτοκόλλων
Οι οντότητες που υλοποιούν τα αντίστοιχα επίπεδα στις διαφορετικές μηχανές ονομάζονται ομότιμες (peers).
Ανάμεσα σε κάθε ζεύγος γειτονικών επιπέδων υπάρχει μία διασύνδεση (Interface) που ορίζει τις λειτουργίες και υπηρεσίες που διαθέτει το κατώτερο επίπεδο στο ανώτερο.
24
3/4/2014
Αρχιτεκτονική
Το σύνολο των επιπέδων και των πρωτοκόλλων ονομάζεται αρχιτεκτονική δικτύου.
Οι λεπτομέρειες υλοποίησης δεν είναι μέρος της.
Η λίστα των πρωτοκόλλων που χρησιμοποιείται από ένα συγκεκριμένο σύστημα, με ένα πρωτόκολλο ανά επίπεδο, ονομάζεται στοίβα πρωτοκόλλων (protocol stack).
25
3/4/2014
Ροή Πληροφοριών
26
3/4/2014
Ζητήματα Σχεδίασης των Επιπέδων
Διεθυνσιοδότηση – Addressing
Κανόνες μεταφοράς δεδομένων (κατεύθυνση,
λογικά κανάλια)
Έλεγχος Σφαλμάτων - Error Control
Έλεγχος Ροής - Flow Control
Πολύπλεξη - Multiplexing
Δρομολόγηση - Routing
27
3/4/2014
Συνδεσμοστρεφείς & Ασυνδεσμικές Υπηρεσίες (1/2)
Η Συνδεσμοστρεφής Υπηρεσία (connection-oriented service) έχει ως μοντέλο το τηλεφωνικό σύστημα. Δηλαδή εγκαθιδρύεται μία σύνδεση, χρησιμοποιείται και κατόπιν απελευθερώνεται (π.χ. μεταφορά αρχείων).
Σε μερικές περιπτώσεις όταν εγκαθιδρύεται η σύνδεση διεξάγεται μία διαπραγμάτευση (μέγιστο μέγεθος μηνυμάτων, ποιότητα υπηρεσιών κ.α.).
Η Ασυνδεσμική Υπηρεσία (connectionless service) έχει ως μοντέλο το ταχυδρομικό σύστημα. Κάθε μήνυμα φέρει διεύθυνση προορισμού και δρομολογείται ανεξάρτητα από τα άλλα μηνύματα.
Κάθε υπηρεσία μπορεί να χαρακτηριστεί από μία παράμετρο ποιότητας υπηρεσιών (quality of service).
Αξιόπιστη Υπηρεσία: Ο παραλήπτης στέλνει επιβεβαίωση.
28
3/4/2014
Συνδεσμοστρεφείς & Ασυνδεσμικές Υπηρεσίες (2/2)
Η αξιόπιστη επικοινωνία δεν είναι πάντα διαθέσιμη.
Οι καθυστερήσεις μπορεί να μην είναι πάντα αποδεκτές.
29
3/4/2014
Θεμελιώσεις Λειτουργίες Υπηρεσιών (1/2)
30
3/4/2014
Θεμελιώσεις Λειτουργίες Υπηρεσιών (2/2)
31
3/4/2014
Σχέση Υπηρεσιών & Πρωτοκόλλων
32
Για να θυμηθούμε τα παλιά… Μετατροπές Αριθμών Μεταξύ Αριθμητικών Συστημάτων
Δυαδικό -> δεκαδικό [ π.χ. 1110.1012 -> 14.62510 ] Αναγράφουμε τις δυνάμεις του 2 πάνω από τα δυαδικά ψηφία. Μεταφράζουμε τις δυνάμεις σε δεκαδικά νούμερα. Πολ/ζουμε με δυαδικά ψηφία, αθροίζουμε.
Δεκαδικό -> σε δυαδικό [π.χ. 5.62510 -> 101.1012 ] Αριστερά της υποδιαστολής: διαιρούμε με το 2, κρατάμε το υπόλοιπο (LSB). Συνεχίζουμε με πηλίκο μέχρι διαίρεση αδύνατη (οπότε υπόλοιπο -> MSB)
Δεξιά της υποδιαστολής: πολ/ζουμε με το 2, κρατάμε ακέραιο μέρος (MSB). Συνεχίζουμε με δεκαδικό μέρος μέχρι το γινόμενο να γίνει 1 ή 0 (LSB)
Δεκαεξαδικό -> δεκαδικό [π.χ. A3F.C16 -> 2623.7510 ] Αναγράφουμε τις δυνάμεις του 16 πάνω από τα 16κά ψηφία. Μεταφράζουμε σε δεκαδικά νούμερα. Πολ/ζουμε με 16κά ψηφία, αθροίζουμε.
3/4/2014 33
Για να θυμηθούμε τα παλιά… Μετατροπές Αριθμών Μεταξύ Αριθμητικών Συστημάτων
Δεκαδικό -> δεκαεξαδικό [π.χ. 250.2510 -> FA.416 ] Αριστερά της υποδιαστολής: διαιρούμε με το 16, κρατάμε το υπόλοιπο σε 16κό (LSB). Συνεχίζουμε με πηλίκο μέχρι διαίρεση αδύνατη (οπότε υπόλοιπο -> MSB)
Δεξιά της υποδιαστολής: πολ/ζουμε με το 16, κρατάμε ακέραιο μέρος (MSB). Συνεχίζουμε με δεκαδικό μέρος μέχρι το γινόμενο να γίνει 0 (LSB)
Δυαδικό -> δεκαεξαδικό [π.χ. 10010.0110112 -> 12.6C16 ] Ομαδοποιούμε τα δυαδικά ψηφία σε 4δες αριστερά και δεξιά της υποδιαστολής, ξεκινώντας από αυτήν. Μετατρέπουμε τα δυαδικά νούμερα των ομάδων σε δεκαδικά νούμερα και κατόπιν σε 16κά ψηφία.
Δεκαεξαδικό -> δυαδικό [π.χ. 47.FE16 -> 1000111.11111112 ] Μετατρέπουμε το κάθε 16κό ψηφίο σε 4ψήφιο
3/4/2014 34
BIN -> DEC
3/4/2014 35
HEX -> DEC
3/4/2014 36
DEC -> BIN
3/4/2014 37
DEC -> HEX
3/4/2014 38
BIN -> HEX
3/4/2014 39
HEX -> BIN
3/4/2014 40
Και λίγη εξάσκηση…
Μετατρέψτε του παρακάτω αριθμούς σε δυαδικούς:
123:
202:
67:
7:
252:
91:
116.127.71.3:
255.255.255.0:
192.143.255.255:
12.101.9.16:
3/4/2014 41
Και λίγη εξάσκηση…
Μετατρέψτε του παρακάτω αριθμούς σε δεκαδικούς:
1110:
100110:
11111111:
11010011:
01000001:
11001110:
01110101:
10001111:
11101001.00011011.10000000.10100100:
10101010.00110100.11100110.00010111:
3/4/2014 42
Κάνετε τις παρακάτω μετατροπές
3/4/2014 43
ΔΕΚΑΔΙΚΟ Δεκαεξαδικό Δυαδικό
Α9
FF
BAD1
E7-63-1C
53
115
19
212.65.119.45
10101010
110
11111100.00111100
00001100.10000000.11110000.11111111
3/4/2014
Ερωτήσεις
44